DE2146014A1

DE2146014A1 - Steuerschieberventil

Info

Publication number: DE2146014A1
Application number: DE19712146014
Authority: DE
Inventors: Richard A.; Meysenburg Raymond R.; Cedar Falls Ia.; Tweedy Robert Hugh Brookiield Wis.; Wittren (V.StA.)
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-09-15
Publication date: 1972-08-24
Also published as: FR2120003A1; FR2120003B1; US3667504A; GB1341420A; CA937842A

Description

(Case No. 4297) DEERE & COMPANY

21460U

S t euers chi ebervent i1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerschieberventil mit mindestens einem in einer Ringnut des Ventillcörpers vorgesehenen, auf der Oberfläche des Dichtteiles eines von einer ersten in mindestens eine zweite Stellung verstellbaren Steuerschiebers aufliegenden Dichtring.

Es sind Steuerschieberventile, insbesondere Hochdruckventile bekannt, wobei die Steuerschieber über .in der Bohrung des Ventilkörpers vorgesehene Dichtringe abgedichtet werden. Bei sehr hohen Drücken kann es vorkommen, daß die Dichtringe aus den Nuten herausgedrückt werden, insbesondere dann, wenn der Steuerschieber mit seiner Außenkante am Dichtring vorbeifährt.

Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, Vorkehrungen zu treffen, daß ein Herausdrücken der Dichtringe aus den Ringnuten vermieden wird. Die Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst worden, daß bei Verstellung des Steuerschiebers in die Nähe seiner zweiten Stellung Druckmedium über mindestens eine Ausgleichsöffnung fließt, die das Druckmedium von der Bohrung

— 2 ·*

209835/0619

-2- 2U60U

zu der von der Bohrung abgekehrten Seite des Dichtringes leitet. Auf diese Weise baut sich auf beiden Seiten des Dichtringes ein etwa annähernd gleicher Druck auf, der verhindert, daß der Dichtring an irgendeiner Stelle des Steuerschiebers aus seiner Nut herausspringt. Hierzu ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, daß die Ausgleichsöffnung zahlreiche am Umfang des Steuerschiebers verteilte, an der Oberfläche des Steuerschiebers austretende Bohrungen

^ aufweist. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Ausgleichsöffnung eine Querschnittsfläche aufweist, die wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche des Spaltes zwischen der Ventilbohrung und dem Ventilkolben. Hierdurch ist es möglich, daß das Druckmedium' ohne weiteres über die Bohrungen abfließen kann, so daß der Dichtring nicht einerseits übermäßig belastet wird. Vorteilhaft ist es ferner, daß die gesamte Querschnittsfläche der Ausgleiclisöffnungen wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche des Spaltes zwischen der Ventilbohrung und dem Ventilkolben,

" und daß die Ausgleichsbohrungen radial verlaufend angeordnet sind und durch eine am Ende des Kolbenteiles vorgesehene axiale Ausdrehung geschnitten werden. Auf diese Weise wird auch eine Entlastung des Dichtringes erreicht, wobei das Druckmedium ohne weiteres über die Ausgleichsbohrung fließen kann und dabei eine Verstellung der hydraulischen Vorrichtung herbeiführt.·

— 3 —

20983B/0619

2U60U

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die den Bohrungen zugewandten Kanten der Kolbenteile des Steuerschiebers abgerundet bzw. ballig ausgebildet sind, und daß der radiale Zwischenraum zwischen der Bohrung und dem Steuerschieber in einer dritten Stellung in der Nähe der zweiten Stellung des Steuerschiebers derart groß ist, daß Druckmedium von der Einlaßbohrung zum Hydromotor fließen kann. Durch die besondere Ausbildung des Endes der Dichtfläche des Steuerschiebers wird eine Herabsetzung des Reibungswiderstandes in der Bohrung erreicht, wodurch auch der Verschleiß des Dichtringes herabgesetzt wird.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 - ein Weges tellerventil im

Längsschnitt,

Fig» 2 bis 6 - Teildarstellungen des Ventilkörpers und des Steuerschiebers mit Dichtring in verschiedenen Arbeitsstellungen .

- 4 »
209835/0619

2H60H

In der Zeichnung ist ein mit 10 gekennzeichnetes Wegesteuerventil zur Steuerung des Druckmediums zwischen einer Pumpe, einem Sammelbehälter 14 und einem doppelwirkenden Hydraulikzylinder 16 dargestellt.

Das Wegesteuerventil 10 weist einen Ventilkörper 18 mit . einer Bohrung 20 auf, in der zwei Ringkammern 22 und 24 im Bereich des linken bzw. rechten Endes der Bohrung 20 vorgesehen sind. Die Ringkammern 22 und 24 verfügen über · ' entsprechende mit dem Sammelbehälter 14 verbundene Austrittsöffnungen 26 und 28. .Ungefähr in der Mitte der · Bohrung 20 befindet sich eine Ringkammer 30, die über eine Druckbohrung 32 mit dem Austrittsstutzen der Pumpe 12 verbunden ist. Zwei Ringkammern 34 und 36 befinden sich auf der rechten bzw. auf der linken Seite der mittleren Ringkammer 30. Zwei Druckbohrungen 38 und 40 verbinden die Kammern 34 und 36 mit der rechten bzw. linken Druckseite des Hydraulikzylinders 16.

Zwischen den die Bohrung 20 schneidenden Bohrungen 26 bis des Ventilkörpers befindet sich je eine Ringnut 42, in der je ein O-Dichtring 44 angeordnet ist. Wie insbesondere aus den Figuren 2 bis 6 hervorgeht, besteht der innere Körper des O-Dichtringes aus einem elastischen Material, beispielsweise aus einem Gummikörper oder dergleichen, der mit einem

209835/0619

2U60U

einen geringen Reibungswiderstand aufweisenden Mantel, beispielsweise Teflon 48 umgeben ist.

In der Bohrung 20 ist ein Steuerschieber 50 axial verschiebbar gelagert, der einen linken, einen mittleren und einen rechten Kolbenteil 52, 54 und 56 aufweist. Der Steuerschieber 50 weist in Fig. 2 seine Neutralstellung auf, in der die mit der Bohrung 20 in Verbindung stehenden Bohrungen 26, 28 von den anderen Bohrungen abgesperrt sind, und in der die O-Dientringe 44 gegen die Flächen der Kolbenteile 52, 54 und 56 anliegen. Das Druckmedium, das auf den Steuerschieber 50 wirkt und dabei in den zwischen dem Steuerschieber 50 und der Bohrung 20 liegenden Spalt gelangt, wird dabei über mehrere schmale V-förmig ausgebildete Ausgleichsringnuten 58 verteilt, die beiderseits des O-Dichtringes 44 vorgesehen sind.

Der Steuerschieber 50 kann von seiner Neutralstellung in drei verschiedene Arbeitsstellungen verstellt werden. Hierzu kann der Steuerschieber von seiner Neutralstellung aus in eine linke, in eine rechte oder in eine extrem rechte Stellung verstellt werden, wodurch ein Anheben bzw. Absenken bzw. eine Schwimmstellung des Hydraulikzylinders herbeigeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es dabei, daß der Ö-Dichtring 44 in seiner Ringnut 42 verharrt, wenn die

- 6 209835/0619

-6- . 2U60H

Flächen der Kolbenteile 52, 54 und 56 bei der wahlweisen Verstellung des Steuerschiebers 50 in seine entsprechende Arbeitsstellung an den Dichtringen vorbeigeschoben werden. Aus diesem Grunde weist das rechte und linke Ende der Kolbenteile 52 und 54, sowie das linke Ende des Kolbenteiles 56 eine ringförmige Eindrehung 60 auf. Am Umfang des Steuerschiebers 50 verbinden vier gleichmäßig verteilte Bohrungen 52 das innere Ende der ringförmigen Eindrehung 60 mit der Oberfläche des entsprechenden Kolbenteiles 52 bis 56. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Kolbenteile 52, 54 und 56 des Steuerschiebers 50 abgerundete bzw. ballig ausgebildete Kanten 64 aufweisen.

Der Zweck der axialen Eindrehung 60, der Bohrung 62 und der abgerundeten Kanten 64 ist insbesondere in den Figuren 2 bis 6 veranschaulicht. Zwar ist in diesen Figuren lediglich das linke Ende des mittleren Kolbenteiles 54 dargestellt, das von seiner Neutralstellung aus an dem O-Dichtring vorbeigeschoben wird, und zwar in eine Stellung, in der der Hydromotor 16 abgesenkt wird. In den Figuren 2 bis 6 wird davon ausgegangen, daß der Druck des Druckmediums an der Bohrung 32 höher ist als an der Bohrung 38. Natürlich ist auch ein umgekehrter Zustand denkbar. Fig. 2 zeigt die Neutralstellung des Kolbenteiles 54 in der der O-Dichtring 42 verhindert, daß kleine Leckverluste von der Bohrung 32 zu der Bohrung 38 gelangen

- 7 -■ " 209835/0619

2U60H

können. Der hohe Druck, der in der Bohrung 32 herrscht, bewirkt, daß der O-Dichtring 44 gegen die linke Seite der Ringnut 42 zur Anlage kommt· Das Druckmedium gelangt dabei über einen zwischen dem Kolbenteil 54 und der Innenwand der Bohrung 20 liegenden Spalt 66 zur Ringnut. Die Bohrung 62 steht in dieser Stellung mit der links vom O-Dichtring 44 liegenden Ausgleichsringnut 58 in Verbindung bzw. die Ausgleichsringnut befindet sich über der Bohrung 62. In Fig. 3 ist der Kolbenteil 54 etwas nach rechts verschoben und zwar in eine Stellung, in der die Bohrung 62 von dem O-Dichtring 44 verschlossen wird. Damit die Bohrung 62 den O-Dichtring 44 nicht, beschädigt bzw. allmählich verschleißt, ist das Austrittsende 68 der Bohrung 62 angefast und entsprechend poliert. Der Kolbenteil 54 ist gemäß Fig. 4 weiter nach rechts verschoben und zwar in eine Stellung, in der die Bohrung 62 auf der rechten Seite des O-Dichtringes 44 liegt und mit der Bohrung 20 in Verbindung steht, wobei ein Teil der Oberfläche des Kolbenteiles 54 noch gegen den O-Dichtring 44 anliegt. Auf beiden Seiten des O-Dichtringes besteht nun ein Druckausgleich, da auf beiden Seiten des Dichtringes der Druck herrscht, der auch an der Bohrung 38 besteht. In dieser Stellung fließt Druckmedium über die Zuführleitung 32 und den Spalt 66 zur Bohrung 62 und dann zur Bohrung 38. Die gesamte Querschnittsfläche der

- 8 209835/0619

2U60H

Bohrungen 62 ist wesentlich größer als die Querschnittsfläche des Spaltes 66, durch den bei normalen Arbeitsbedingungen ein kleiner Anteil des Druckmediums gelangt. In dieser Stellung des Steuerschiebers 50 nimmt das linke Ende des Kolbenteiles 56 eine ähnliche stellung wie der O-Dichtring 44 ein. Da der Druck an der Druckbohrung 40 höher ist als an der Austrittsbohrung 28, wird Druckmedium von der Bohrung 40 zu der Ausgangsbohrung 28 über die Bohrung 62 und den Spalt 66 fließen. Auf diese Weise wird ein alimähliches Absenken des Hydraulikzylinders 16 herbeigeführt, wobei die Geschwindigkeit des Absenkens des Hydraulikzylinders durch den Anteil des durch den Spalt 66 strömenden Druckmediums gesteuert wird. In Fig. 5 ist der Kolbenteil 54 in einer Stellung dargestellt, in der der Dichtring 44 nicht mehr gegen die Oberfläche des Kolbenteiles abdichtet. Da der Druck auf der rechten Seite des Dichtringes 44 über die Bohrung 62 abgebaut wurde, besteht keine Tendenz mehr, daß der O-Dichtring 44 aus seiner Ringnut 42 durch einen Spalt 70, der durch die Fase bzw. Kante 64 und die Bohrung 20 gebildet wird, herausgedrückt wird, wie es beispielsweise der Fall sein würde, wenn die Bohrung 62 nicht j vorhanden wäre.

Der Kolbenteil 54 ist in Fig. 6 in einer Stellung dargestellt, in der der Hydraulikzylinder 16 abgesenkt wird

- ? . 209835/061Q

2H60H

und in der Druckmedium zwischen dem linken Ende des Kolbenteiles 54 und der Kante der Ringkammer 30 fließt.

Wenn der Steuerschieber 50 in seine Neutralstellung zurückgeführt wird, nimmt der Kolbenteil 54 in umgekehrter Reihenfolge seine eingangs beschriebenen Stellungen ein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß bei Zurückstellung des Steuerschiebers 50 die abgerundete Kante 64 des Kolbenteiles mit dem O-Dichtring 44 zuerst in Berührung kommt. Die ballige Oberfläche der Kante 64 dient insbesondere dazu, daß die Reibwiderstände gering gehalten werden, so daß die Stellkräfte zur Verschiebung des Steuerschiebers in seine entsprechenden Stellungen gering gehalten werden können.

Durch beschriebene Ausbildung des Ventils 10 wird der Druck auf den beiden Seiten des O-Dichtringes 44 ausgeglichen, und zwar auch dann wenn der Kolbenteil in eine Stellung verschoben wird, in der er keinen Kontakt mit dem O-Dichtring hat.

Ansprüche 20983B/0619

Claims

(Case No. 4297) DEERE 8c COMPANY _Λ

Z ι 4bu f 0 ' .

Ansprüche

j 1./Steuerschieberventil mit mindestens einem in

einer Ringnut des Ventilkörpers vorgesehenen, auf der Oberfläche des Dichtteiles eines von einer ersten in mindestens eine zweite Stellung verstellbaren Steuerschiebers aufliegenden Dichtring, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verstellung des Steuerschiebers (50) in die Nähe seiner zweiten Stellung Druckmedium über mindestens eine Ausgleichsöffnung fließt, die das Druckmedium von der Bohrung (26, 28 oder 32) zu der von der Bohrung abgekehrten Seite des Dichtringes (44) leitet.
2. Steuerschieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsöffnung zahlreiche am Umfang des Steuerschiebers (50) verteilte, an der Oberfläche des Steuerschiebers (50) austretende Bohrungen (62) aufweist.

2 0 9 8 3 5/0619

2U60U
3. Steuerschieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsöffnung (62) eine Querschnittsfläche aufweist, die wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche des Spaltes zwischen der Ventilbohrung (20) und dem Ventilkolben (50).
4. Steuerschieberventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Querschnittsfläche der Ausgleichsöffnungen (62) wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche des Spaltes zwischen der Ventilbohrung (20) und dem Ventilkolben (50).

* t
5. Steuerschieberventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsbohrungen (62) radial verlaufend angeordnet sind und durch eine am Ende des Kolbenteiles (52, 54, 56) vorgesehene axiale Ausdrehung (60) geschnitten werden.
6. Steuerschieberventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Bohrungen (26, 28, 32 sowie 38 und 40) zugewandten Kanten (64) der Kolbenteile (52, 54, 56) des Steuerschiebers (50) abgerundet bzw. ballig ausgebildet sind.

209835/0819

2U60U
7. Steuerschieberventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Zwischenraum zwischen der Bohrung (20) und dem Steuerschieber (50) in einer dritten Stellung in der Nähe der zweiten Stellung des Steuerschiebers (50) derart groß ist, daß Druckmedium von der Einlaßbohrung (32) zum Hydromotor (16) fließen kann.

209835/0619

Leerserte